DE102004057330B3 - Method and equipment for monitoring leakage from electrical supply network on board road vehicle to carbon-fiber bodywork involves several measuring points connected to monitoring circuit - Google Patents

Method and equipment for monitoring leakage from electrical supply network on board road vehicle to carbon-fiber bodywork involves several measuring points connected to monitoring circuit Download PDF

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Abstract

The battery (2) is connected to an on/off switch (4) and an electrical conductor (6). The conductor is connected to a user circuit (8). There is a return line (10) to the negative pole of the battery. A leakage path (30) with a high resistance (R Le) goes from the negative pole of the user to the carbon-fiber bodywork (12). The bodywork has a high resistance expressed as many local resistances (Rc). There are many sensor connections (20) with connections to a monitoring circuit (14) connected to a data bus (23).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen eines Leitungsnetzes, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes.The The invention relates to an apparatus and a method for monitoring a pipeline network, in particular a motor vehicle electrical system.

Bei Kraftfahrzeugen gehen Entwicklungsbemühungen dahin, Teilbereiche der Karosserie oder die gesamte Fahrzeug-Karosserie als eine Kohlefasertragstruktur aus einem Kohlefaserwerkstoff auszubilden. Die besonderen Vorteile des Kohlefaserwerkstoffes liegen in seinen sehr guten mechanischen Eigenschaften und seinem geringen spezifischen Gewicht. Aufgrund seiner im Vergleich zu einer metallischen Karosserie unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften, beispielsweise im Hinblick auf seine Leitfähigkeit oder auf die Abschirmung gegen Hochfrequenzstörungen usw. sind spezielle Lösungen erforderlich.at Motor vehicles go for development efforts, subareas the body or the entire vehicle body as a carbon fiber support structure to form from a carbon fiber material. The special advantages of the carbon fiber material are in its very good mechanical Properties and its low specific weight. by virtue of its different compared to a metallic body electrical properties, for example, in terms of its conductivity or on the shield against radio frequency interference, etc. are special solutions required.

Bei einer Metallkarosserie wird üblicherweise die Karosserie selbst als Teil des elektrischen Stromkreises und damit als Teil des Bordnetzes eingesetzt, und wird oftmals als Masseanschluss verwendet. Aufgrund der guten Leitfähigkeit der Metallkarosserie ist dies problemlos möglich. Bei Einsatz eines Kohlefaserwerkstoffes würde eine derartige Einbindung der Karosserie in das Bordnetz jedoch zu Problemen führen. Zwar ist der Kohlefaserwerkstoff elektrisch leitfähig, jedoch weist der Werkstoff im Vergleich zu Metall eine deutlich geringere Leitfähigkeit auf. Der erhöhte Widerstand kann bei großen Strommengen zu einer erheblichen Erwärmung und damit zu einer thermischen Schädigung führen. Aufgrund des Kohleanteils besteht sogar eine Brandgefahr, falls eine zündende Energiequelle vorhanden ist.at A metal body usually becomes the body itself as part of the electric circuit and used as part of the electrical system, and is often used as a ground connection used. Due to the good conductivity of the metal body this is easily possible. When using a carbon fiber material would such integration However, the body in the electrical system lead to problems. Though the carbon fiber material is electrically conductive, but the material has Compared to metal on a much lower conductivity. The raised Resistance can be great at Amounts of electricity to a considerable warming and thus to a thermal damage to lead. Due to the share of coal, there is even a risk of fire, if a kindling Energy source is available.

Aus der GB 2 381 670 A ist eine Verbinderanordnung für ein Armaturenbrett aus einem Verbundmaterial zu entnehmen, welches zwischen zwei nicht leitenden Kohlefaserschichten eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist, die über die Verbinderanordnung elektrisch kontaktiert wird. Um eine unzulässige Verformung des Armaturenbretts zu erfassen, wird die Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Schicht zwischen zwei Messpunkten gemessen.From the GB 2 381 670 A there is shown a composite dashboard connector assembly having an electrically conductive layer between two non-conductive carbon fiber layers which is electrically contacted via the connector assembly. In order to detect impermissible deformation of the dashboard, the conductivity of the electrically conductive layer is measured between two measuring points.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Kombination eines Leitungsnetzes mit einer Kohlefasertragstruktur, insbesondere die Verbindung eines Kfz-Bordnetzes mit einer Kohlefaserkarosserie zu ermöglichen.Of the Invention is based on the object, a secure combination of Cable network with a carbon fiber support structure, in particular the Connection of a vehicle electrical system with a carbon fiber body to enable.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass insbesondere ein Kraftfahrzeugbordnetz zumindest teilweise an einer Kohlefasertragstruktur, insbesondere eine Kohlefaserkarosserie, befestigt ist, also mechanisch mit der Tragstruktur verbunden ist. Das Bordnetz umfasst zumindest einen elektrischen Verbraucher, welcher sowohl über eine Zuleitung als auch eine Rückleitung mit einer Energiequelle verbunden ist. Um einen unzulässigen Zustand erfassen zu können, beispielsweise einen Kurzschluss oder eine defekte Leitung, ist weiterhin eine Überwachungseinheit vorgesehen, die an zumindest einem Messpunkt, vorzugsweise an mehreren voneinander beabstandeten Messpunkten, elektrisch mit der Kohlefasertragstruktur verbunden ist.The Task is according to the invention solved by a device according to the features of Patent claim 1. Thereafter, it is provided that in particular a Motor vehicle electrical system at least partially on a carbon fiber support structure, in particular a carbon fiber body, is attached, so mechanically connected to the support structure. The electrical system includes at least an electrical consumer, which both via a supply line as well a return connected to an energy source. To an invalid condition to be able to capture For example, a short circuit or a broken line, is continue a monitoring unit provided, which at at least one measuring point, preferably at several spaced apart measuring points, electrically with the carbon fiber support structure connected is.

Unter zumindest teilweiser Befestigung an der Kohlefasertragstruktur wird die nur mechanische Anordnung des Bordnetzes zumindest in Teilstücken an der Kohlefasertragstruktur verstanden, welche einen potenziellen Strompfad zur oder von der Energiequelle darstellt.Under at least partial attachment to the carbon fiber support structure becomes the only mechanical arrangement of the electrical system at least in sections understood the carbon fiber yield structure, which is a potential Current path to or from the power source represents.

Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass im Fehlerfall ein unzulässig hoher Stromfluss über die Kohlefasertragstruktur auftritt, was zu einer Erhöhung eines an der Kohlefasertragstruktur abgreifbaren Spannungspotenzials führt. Aufgrund der nur geringen Leitfähigkeit variiert das Spannungspotenzial in Abhängigkeit des Messortes, so dass an unterschiedlichen Messpunkten unterschiedliche Spannungswerte auftreten können. Aufgrund der Erfassung und Überwachung der Spannungspotenziale an der Kohlefasertragstruktur wird mit dieser Vorrichtung daher ein unzulässiger Stromfluss erkannt und es können geeignete Maßnahmen zur Sicherung des Bordnetzes bzw. zur Sicherung des gesamten Fahrzeugs ergriffen werden.This Design is based on the consideration, that in the event of an error an inadmissible high current flow over the carbon fiber yield structure occurs, resulting in an increase in a leads to the carbon fiber yield structure tapped voltage potential. by virtue of the only low conductivity varies the voltage potential depending on the location, so that at different measuring points different voltage values may occur. Due to the detection and monitoring the voltage potentials at the carbon fiber support structure is with this Device therefore an inadmissible Current flow detected and it can appropriate measures for Securing the electrical system or securing the entire vehicle be taken.

Zweckdienlicherweise ist ein Trennschalter zum Trennen der Energiequelle vom Leitungsnetz vorgesehen, welcher von der Überwachungseinheit ansteuerbar ist. Im Fehlerfall besteht daher die Möglichkeit, die Energiequelle, vom Leitungsnetz zu trennen und somit das gesamte Bordnetz stromlos zu schalten, um weitere Schäden zu vermeiden.Conveniently, a circuit breaker is provided for disconnecting the power source from the line network, which can be controlled by the monitoring unit is. In the event of a fault, therefore, it is possible to use the energy source, disconnect from the mains and thus the entire electrical system de-energized to turn to further damage to avoid.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind Vergleichsdaten für erlaubte Messzustände hinterlegt, insbesondere in der Überwachungseinheit selbst. Die Überwachungseinheit ist zudem derart ausgebildet, dass eine Abweichung der gemessenen Werte von den erlaubten Messzuständen als ein Fehlzustand bewertet wird. In diesem Fall erzeugt dann die Überwachungseinheit ein Fehlersignal, insbesondere ein Abschaltsignal an den Trennschalter zum Trennen der Energiequelle. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass im normalen Betriebszustand durchaus geringe Ströme über die Kohlefasertragstruktur fließen können, die beispielsweise darauf zurückzuführen sind, dass Verbraucher mit ihren metallischen Gehäusen unmittelbar an der Kohlefasertragstruktur angeordnet sind und das Gehäuse den Masseanschluss bildet. Es stellen sich daher zulässige Spannungswerte über die Kohlefasertragstruktur hinweg an dieser ein. Die an einer bestimmten Position auftretende Höhe der zulässigen Spannungswerte hängt von dem jeweiligen aktuellen Zustand der Verbraucher ab. Die Zustände bestimmen sich dabei insbesondere danach, ob die einzelnen Verbraucher ein- oder ausgeschaltet und mit welcher Last sie betrieben werden. Insgesamt sind je nach Zustand daher eine Vielzahl von erlaubten Spannungs- und Messzuständen möglich, so dass die Vergleichsdaten für die erlaubten Messzustände sich in Hüllkurven für den zulässigen Messwert darstellen lassen. Derartige Hüllkurven sind daher vorzugsweise in der Überwachungseinheit hinterlegt.According to a preferred embodiment, comparison data are stored for permitted measurement states, in particular in the monitoring unit itself. The monitoring unit is also designed such that a deviation of the measured values from the allowed measurement states is assessed as a false state. In this case, the monitoring unit then generates an error signal, in particular a switch-off signal to the disconnecting switch for disconnecting the energy source. This refinement is based on the consideration that, in the normal operating state, quite small currents can flow via the carbon fiber support structure, which can be attributed, for example, to the fact that Ver With their metallic housings, loaders are arranged directly on the carbon fiber support structure and the housing forms the ground connection. Therefore, allowable voltage values across the carbon fiber support structure on this one. The height of the permissible voltage values occurring at a certain position depends on the respective current state of the consumers. The states are determined in particular by whether the individual consumers are switched on or off and with what load they are operated. Overall, a large number of permitted voltage and measurement states are possible depending on the state, so that the comparison data for the permitted measurement states can be represented in envelopes for the permissible measured value. Such envelopes are therefore preferably stored in the monitoring unit.

Die Überwachungseinheit ist in einer vorteilhaften Weiterbildung an einen Datenbus angeschlossen, über den sie Informationen über die aktuelle Situation der Verbraucher des Bordnetzes erhält. In Abhängigkeit der übermittelten aktuellen Situation ermittelt die Überwachungseinheit die zu erwartenden Messzustände.The monitoring unit is connected in an advantageous development to a data bus, via the she information about receives the current situation of the consumers of the electrical system. Dependent on the transmitted In the current situation, the monitoring unit determines the expected measurement states.

Zweckdienlicherweise wird der zu erwartende Messzustand unmittelbar dem insbesondere als Hüllkurven hinterlegten Vergleichsdaten entnommen, die beispielsweise auch in einer Tabelle hinterlegt sein können. Durch diese Maßnahme ist eine genaue und an die aktuelle Situation angepasste Bestimmung der zulässigen Werte ermöglicht, so dass die Bestimmung, ob ein Fehlzustand vorliegt oder nicht, mit größerer Genauigkeit getroffen werden kann, wodurch insgesamt die Zuverlässigkeit des Systems erhöht ist.Conveniently, the expected measurement state is directly the particular as envelopes taken for comparison data, for example, also can be stored in a table. By this measure is a precise and adapted to the current situation provision the permissible Allows values, so that the determination of whether or not there is a fault state with greater accuracy can be taken, resulting in overall reliability of the system increases is.

In einer zweckdienlichen Weiterbildung erhält die Überwachungseinheit zusätzlich Informationen über den von zumindest einem weiteren Sensor, beispielsweise einen Aufprallsensor, erfassten Fahrzeugzustand. Diese Informationen werden ausgewertet und bei einem unzulässigen Fahrzeugzustand wird insbesondere der Trennschalter angesteuert. Die Überwachungseinheit ist daher nach Art einer zentralen Überwachungseinheit ausgebildet, bei der mehrere sicherheitsrelevante Informationen zusammenlaufen, wobei in der Übenwachungseinheit die Entscheidung getroffen wird, ob die Batterie vom Netz getrennt wird oder nicht. Insbesondere bei Unfällen ist die möglichst unverzügliche Trennung der Batterie ein wesentliches Sicherheitsmerkmal um Folgeschäden nach einem Unfall zu vermeiden, beispielsweise durch Entzünden von auslaufendem Benzin.In In addition, the monitoring unit receives additional information about the at least one further sensor, for example an impact sensor, recorded vehicle condition. This information is evaluated and at an invalid Vehicle condition, in particular, the disconnector is controlled. The monitoring unit is therefore designed in the manner of a central monitoring unit, in which several safety-related information converge, being in the monitoring unit the decision is made whether the battery is disconnected from the mains will or not. Especially in case of accidents is the possible immediate Separating the battery is a key safety feature for consequential damage to avoid an accident, for example by igniting leaking gasoline.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Überwachen eines Leitungsnetzes gemäß Patentanspruch 6. Bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen niedergelegt. Die im Hinblick auf die Vorrichtung angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen.The Task is according to the invention still solved by a method for monitoring a Line network according to claim 6. Preferred embodiments of the method are laid down in the subclaims. The advantages stated with regard to the device and preferred Embodiments are analogous to the Transfer procedure.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der einzigen Figur erläutert. Diese zeigt in schematischer und stark vereinfachter Darstellung einen Ausschnitt aus einem Leitungsnetz insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches zumindest in Teilbereichen eine Kohlefasertragstruktur aufweist, die mit dem Bordnetz zumindest teilweise in mechanischem Kontakt steht, also Berührungspunkte aufweist.One embodiment The invention is explained below with reference to the single figure. These shows a schematic and highly simplified representation of a Section of a pipeline network, in particular of a motor vehicle, which has a carbon fiber support structure at least in some areas, at least partially in mechanical contact with the electrical system stands, so points of contact having.

Gemäß der einzigen Figur umfasst ein Kraftfahrzeug-Bordnetz, eine als Batterie ausgebildete Gleichstrom-Energiequelle 2, einen dieser am Plus-Pol nachgeschalteten Trennschalter 4, eine elektrische Zuleitung 6, die den Plus-Pol der Energiequelle 2 mit einem elektrischen Verbraucher 8 verbindet, sowie eine eigenständige elektrische Rückleitung 10, die mit dem Minus-Pol der Energiequelle 2 verbunden ist. Sowohl die Zuleitung 6 als auch die Rückleitung 10 sind als separat verlegte Leitungen ausgebildet. Im Kraftfahrzeug-Bordnetz sind üblicherweise eine Vielzahl von Verbrauchern 8 angeordnet.According to the sole figure, a motor vehicle electrical system comprises a battery-formed DC power source 2 , one of these on the positive pole downstream disconnector 4 , an electrical supply line 6 , which is the plus pole of the energy source 2 with an electrical consumer 8th connects, as well as an independent electrical return line 10 connected to the negative pole of the power source 2 connected is. Both the supply line 6 as well as the return 10 are designed as separately laid lines. In motor vehicle electrical system are usually a variety of consumers 8th arranged.

In der Figur ist eine Kohlefasertragstruktur 12 als eine parallel zur Rückleitung 10 verlaufende elektrische Verbindung zur Energiequelle 2 dargestellt. Physikalisch bedeutet dies, dass ein potentieller elektrischer Pfad vom Verbraucher 8 zur Energiequelle 2 besteht, der zumindest in Teilstrecken über die Kohlefasertragstrucktur 12 verläuft. Weiterhin ist eine Überwachungseinheit 14 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel insgesamt drei Überwachungseingänge 16 aufweist. Von diesen führen Überwachungsleitungen 18 zu verschiedenen Messpunkten 20 an der Kohlefasertragstruktur 12. An den Messpunkten 20 wird die dort an der Kohlefasertragstruktur 12 anliegende Spannung abgegriffen. Weiterhin ist in der schematischen Darstellung eine Überbrückungsleitung 21 dargestellt, welche beispielsweise gebildet ist durch eine metallische Komponente, die unmittelbar mit der Kohlefasertragstruktur 12 verbunden ist und dazu führt, dass die über die Überbrückung miteinander verbundenen Punkte der Kohlefasertragstruktur 12 auf gleichem Potenzial liegen.In the figure is a carbon fiber support structure 12 as a parallel to the return line 10 extending electrical connection to the power source 2 shown. Physically, this means that a potential electrical path from the consumer 8th to the energy source 2 consists, at least in sections on the Kohlefasertragstrucktur 12 runs. Furthermore, a monitoring unit 14 provided, in the embodiment, a total of three monitoring inputs 16 having. Of these lead monitoring lines 18 to different measuring points 20 at the carbon fiber support structure 12 , At the measuring points 20 will be there at the carbon fiber yield structure 12 applied voltage tapped. Furthermore, in the schematic representation, a bypass line 21 which is formed, for example, by a metallic component directly connected to the carbon fiber support structure 12 and results in interconnected points of the carbon fiber yield structure 12 at the same potential.

Die Überwachungseinheit 14 weist ausgangsseitig einen Steuerausgang auf, welcher über eine Steuerleitung 22 mit dem Trennschalter 4 verbunden ist. Zudem ist sie eingangsseitig an einem Datenbus 23 angeschlossen. Ihre Energie bezieht die Überwachungseinheit 14 aus der Energiequelle 2 oder aus einer separaten Energiequelle.The monitoring unit 14 has on the output side a control output, which via a control line 22 with the disconnector 4 connected is. In addition, it is on the input side to a data bus 23 connected. Your energy relates the monitoring unit 14 from the energy source 2 or from a separate source of energy.

Parallel zum elektrischen Verbraucher 8 ist ein Schalter dargestellt, der einen möglichen Kurzschluss über einen gestrichelt dargestellten Kurzschlusspfad 24 andeutet.Parallel to the electrical consumer 8th a switch is shown which indicates a possible short circuit via a dashed short circuit path 24 suggests.

In den einzelnen Strompfaden sowie in der Kohlefasertragstruktur 12 sind unterschiedliche Widerstände angedeutet. RL ist dabei der Leitungswiderstand der Zuleitung 6 bzw. Rückleitung 10, RV ist der Verbraucherwiderstand, RC ist jeweils ein Teilwiderstand der Kohlefasertragstruktur 12 und RB ist der Widerstand der Überbrückungsleitung 26 ist. Aufgrund der nur geringen Leitfähigkeit lässt sich der Gesamtwiderstand der Kohlefasertragstruktur 12 als Summe vieler einzelner verteilter Teilwiderstände RC darstellen.In the individual current paths as well as in the carbon fiber support structure 12 different resistances are indicated. R L is the line resistance of the supply line 6 or return 10 , R V is the load resistance, R C is a partial resistance of the carbon fiber support structure 12 and R B is the resistance of the bypass line 26 is. Due to the low conductivity, the total resistance of the carbon fiber support structure can be determined 12 represent the sum of many individual distributed partial resistances R C.

Zwischen der Rückleitung 10 und der Kohlefasertragstruktur 12 ist weiterhin eine elektrische Verbindung dargestellt, welche einen Leckpfad 30 mit einem Leckwiderstand RLe bildet. Dieser Leckpfad 30 ist ein potenzieller Strompfad zurück zur Energiequelle 2 durch die Karosseriestruktur 12. Dieser potenzielle Strompfad wird durch den dichten mechanischen Einbau des Verbrauchers 8 an der Kohlefasertragstruktur 12 gebildet. Üblicherweise werden nämlich die Metallgehäuse der Verbraucher 8, mit denen sie auf der Karosseriestruktur 12 befestigt sind, zugleich zur Verbesserung der Abschirmleistung mit Masse, also mit dem Minus-Pol der Energiequelle 2, verbunden.Between the return 10 and the carbon fiber yield structure 12 Furthermore, an electrical connection is shown, which has a leakage path 30 forms with a leakage resistance R Le . This leak path 30 is a potential pathway back to the source of energy 2 through the body structure 12 , This potential current path is due to the dense mechanical installation of the consumer 8th at the carbon fiber support structure 12 educated. Usually, namely, the metal housing of the consumer 8th with which they are based on the body structure 12 are attached, at the same time to improve the shielding power to ground, so with the negative pole of the power source 2 , connected.

Im normalen Zustand wird bei eingeschaltetem Verbraucher 8 der Strom fast ausschließlich über die Zuleitung 6 und die Rückleitung 10 fließen, da der Leitungswiderstand RL sehr klein ist und typischerweise in der Größenordnung von Milli-Ohm (mΩ) liegt. Demgegenüber liegt der Widerstandswert von RC bei einigen hundert mΩ bis zu mehreren Ohm pro Quadratmillimeter. Der Verbraucherwiderstand RV liegt typischerweise im Bereich von einem Ohm. Der Widerstand der Überbrückungsleitung RB liegt in der gleichen Größenordnung wie der Leitungswiderstand RL und ist damit deutlich kleiner als der Widerstand des Kohlefaserwerkstoffs RC.In the normal state, when the consumer is switched on 8th the power almost exclusively via the supply line 6 and the return 10 flow because the line resistance R L is very small and is typically of the order of milli-ohms (mΩ). On the other hand, the resistance value of R c is several hundreds of mΩ to several ohms per square millimeter. The load resistance R V is typically in the range of one ohm. The resistance of the bridging line R B is of the same order of magnitude as the line resistance R L and is thus significantly smaller than the resistance of the carbon fiber material R C.

Bereits im normalen Betrieb kann über den Leckpfad 30 und die Kohlefaserstruktur 12 ein kleiner Leckstrom fließen, welcher jedoch noch nicht sicherheitskritisch ist. In der Kohlefasertragstruktur 12 bildet sich daher eine Potenzialverteilung aus, so dass an den unterschiedlichen Messpunkten 20 unterschiedliche Spannungswerte anliegen, welche über die Überwachungseinheit 14 gemessen und ausgewertet werden. Je nach Anzahl der Verbraucher 8, die aktuell eingeschaltet sind, sowie in Abhängigkeit des jeweiligen Lastzustands der unterschiedlichen Verbraucher 8 stellen sich über die Kohlefasertragstruktur 12 verteilt unterschiedliche erlaubte Potenzialzustände bereits im normalen Betrieb ein. Diese erlaubten zulässigen Potenzialzustände sind in der Übennachungseinheit 14 als Vergleichsdaten für jeden der einzelnen Messpunkte 20 hinterlegt. Die aktuellen Zustandsdaten der Verbraucher 8 werden der Überwachungseinheit 14 über den Datenbus 23 beispielsweise von einer zentralen Steuereinheit übermittelt.Already in normal operation can over the leak path 30 and the carbon fiber structure 12 a small leakage current flow, which, however, is not safety critical. In the carbon fiber yield structure 12 Therefore, a potential distribution is formed, so that at the different measuring points 20 different voltage values are applied, which via the monitoring unit 14 measured and evaluated. Depending on the number of consumers 8th , which are currently switched on, as well as depending on the respective load state of the different consumers 8th imagine the carbon fiber yield structure 12 already distributes different permitted potential states during normal operation. These permitted permissible potential states are in the practice replica unit 14 as comparative data for each of the individual measuring points 20 deposited. The current status data of the consumers 8th become the surveillance unit 14 over the data bus 23 for example, transmitted by a central control unit.

Zur Überwachung des Bordnetzes werden kontinuierlich oder in diskreten Zeitabständen die Spannungswerte an den Messpunkten 20 erfasst und ausgewertet. Weichen die gemessenen Spannungswerte von den hinterlegten Vergleichswerten oder Vergleichsdaten in unzulässiger Weise ab, so wird dies als ein Fehlzustand erfasst und die Überwachungseinheit 14 gibt ein entsprechendes Fehlersignal am Steuerausgang über die Steuerleitung 22 aus. Ein derartiges Fehlersignal ist beispielsweise ein akustisches oder optisches Signal, um den Fahrzeughalter zu warnen. Alternativ hierzu ist vorgesehen, dass als Fehlersignal ein Abschaltsignal an den Trennschalter 4 übermittelt wird, so dass die Energiequelle 2 vom Leitungsnetz getrennt wird und das gesamte Bordnetz spannungsfrei geschalten wird. Eine derartige Trennung wird insbesondere bei schweren Störungen vorgenommen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass gewisse Notfunktionalitäten zunächst noch aufrecht erhalten werden, um das Fahrzeug beispielsweise noch bis in die nächste Werkstatt fahren zu können. Es können daher auch mehrere Trennschalter 4 vorgesehen sein, über die nur Teile des Bordnetzes abgeschaltet werden.To monitor the vehicle electrical system, the voltage values at the measuring points are continuously or at discrete time intervals 20 recorded and evaluated. If the measured voltage values deviate from the stored comparison values or comparison data in an inadmissible manner, this is detected as a fault condition and the monitoring unit 14 outputs a corresponding error signal at the control output via the control line 22 out. Such an error signal is, for example, an audible or visual signal to warn the vehicle owner. Alternatively, it is provided that as an error signal, a shutdown signal to the circuit breaker 4 is transmitted so that the energy source 2 is disconnected from the power line and the entire electrical system is switched off. Such a separation is made especially in severe disorders. In this case, it may be provided that certain emergency functionalities are still initially maintained in order to be able to drive the vehicle, for example, into the next workshop. It can therefore also several disconnectors 4 be provided, are switched off via the only parts of the electrical system.

Die Messpunkte 20 sind beispielsweise in vorhandene Verbraucher 8 und deren leitfähige Geräte integriert, die an der Kohlefasertragstruktur 12 befestigt sind. Alternativ hierzu kann es sich bei den Messpunkten 20 auch um spezifisch für diesen Zweck eingerichtete Sensoranschlüsse handeln.The measuring points 20 are for example in existing consumers 8th and integrated their conductive devices that are attached to the carbon fiber support structure 12 are attached. Alternatively, it may be at the measuring points 20 also to act specifically for this purpose equipped sensor terminals.

Mit der Überwachungseinheit 14 wird daher zwischen den normalen, zu erwartenden Potenzialwerten und anormalen, fehlerbedingten Potenzialwerten unterschieden und es werden geeignete Maßnahmen, insbesondere das Abschalten der Energiequelle 2, ausgeführt.With the monitoring unit 14 Therefore, a distinction is made between the normal potential values to be expected and abnormal, error-related potential values, and suitable measures are taken, in particular switching off the energy source 2 , executed.

Der Fehlerfall wird beispielsweise durch den als Kurzschlusspfad 24 angezeigten Kurzschluss zwischen dem Bordnetz und der Kohlefasertragstruktur 12 hervorgerufen. Aufgrund des Kurzschlusses wird über die Kohlefasertragstruktur 12 ein unzulässig hoher Strom fließen, der eine Gefahrenquelle darstellt und unter Umständen zu einem Brand führen kann. Da die Kohlefasertragstruktur 12 insgesamt einen vergleichsweise hohen Widerstand bildet, besteht bei Auftreten eines Kurzschlusses die Gefahr, dass eine eventuell vorhandene Sicherung nicht anspricht und dass daher der Kurzschluss unentdeckt bleibt. Aufgrund der Überwachungseinheit werden nunmehr die aufgrund des Kurzschlusses erhöhten Spannungswerte als Fehlzustände erfasst und es können geeignete Maßnahmen getroffen werden.The error case, for example, by the short-circuit path 24 displayed short circuit between the on-board network and the carbon fiber support structure 12 caused. Due to the short circuit is about the carbon fiber yield structure 12 An unacceptably high current flow, which is a source of danger and may cause a fire. As the carbon fiber yield structure 12 Overall, a comparatively high resistance, there is a risk of a short circuit, that any existing fuse does not respond and therefore that the short circuit remains undetected. Due to the monitoring unit, the increased voltage values due to the short circuit are now detected as fault states and suitable measures can be taken.

Eine weitere mögliche Fehlerquelle ist die Beschädigung der Rückleitung 10. In diesem Fall erfolgt die Verbindung mit dem Minus-Pol der Energiequelle 2 nicht über die Rückleitung 10, sondern über den Leckpfad 30 und über die Kohlefasertragstruktur 12, welche dann den Primärstrompfad bilden. Üblicherweise ist der Leckwiderstand RLe viel größer als der Verbraucherwiderstand RL, so dass aufgrund des Spannungsteilereffekts eine effektive Energiequelle unmittelbar durch die Kohlefasertragstruktur 12 angenommen werden kann, d.h. nahezu die gesamte anliegende Spannung fällt über die Kohlefasertragstruktur 12 ab. Daher wird der über den Leckpfad 30 fließende Strom im Vergleich zum Normalfall deutlich ansteigen und kann unter Umständen vergleichbare Werte wie im Kurzschlussfall annehmen. Auch in diesem Fall wird sich das Spannungspotenzial an den Messpunkten 20 im Vergleich zum fehlerfreien Normalzustand erhöhen, so dass der Fehler erkannt und die Energiequelle 2 abgeschaltet werden kann.Another possible source of error is damage to the return line 10 , In this case, the connection is made with the minus pole of the power source 2 not on the return 10 but over the leak path 30 and on the carbon fiber yield structure 12 which then form the primary current path. Usually, the leakage resistance R Le is much larger than the load resistance R L , so that due to the voltage divider effect, an effective energy source directly through the carbon fiber support structure 12 can be assumed, ie almost the entire applied voltage falls over the carbon fiber support structure 12 from. Therefore, the over the leak path 30 flowing current in comparison to the normal case increase significantly and may under certain circumstances assume comparable values as in the case of a short circuit. Also in this case, the voltage potential at the measuring points will be 20 increase compared to the error-free normal state, so that the error is detected and the energy source 2 can be switched off.

Die Überwachungseinheit 14 ist vorzugsweise eine zentrale Überwachungseinheit, der über den Datenbus 23 neben Informationen über die aktuellen Zustände der einzelnen Verbraucher 8 noch weitere zusätzliche Informationen von weiteren, hier nicht näher dargestellten Sensoren, übermittelt werden. Derartige Sensoren sind beispielsweise so genannte Crash-Sensoren, die bei einem Unfall ansprechen. Falls ein derartiges Signal vorliegt, gibt die Überwachungseinheit ebenfalls ein Fehlersignal ab, insbesondere steuert sie den Trennschalter 4 zum Abschalten der Energiequelle 2 an.The monitoring unit 14 is preferably a central monitoring unit, via the data bus 23 in addition to information about the current states of individual consumers 8th even more additional information from other sensors, not shown here, are transmitted. Such sensors are for example so-called crash sensors that respond in the event of an accident. If such a signal is present, the monitoring unit also emits an error signal, in particular it controls the disconnector 4 to shut off the power source 2 at.

22
Energiequelleenergy
44
Trennschalterdisconnectors
66
Zuleitungsupply
88th
elektrischer Verbraucherelectrical consumer
1010
Rückleitungreturn
1212
KohlefasertragstrukturCarbon fiber support structure
1414
Überwachungseinheitmonitoring unit
1616
Überwachungseingangmonitoring input
1818
ÜbennrachungsleitungÜbennrachungsleitung
2020
Messpunktmeasuring point
2121
Überbrückungsleitungbypass line
2222
Steuerleitungcontrol line
2323
Datenbusbus
2424
KurzschlusspfadShort-circuit path
3030
Leckpfadleak path
RL R L
Leitungswiderstandline resistance
RV R V
Verbraucherwiderstandconsumer resistance
RC R C
verteilter Widerstand der Kohlefasertragstrukturdistributed Resistance of carbon fiber support structure
RB R B
Widerstand der Überbrückungsleitungresistance the bypass line
RLe R Le
Widerstand des Leckpfadsresistance the leak path

Claims (10)

Vorrichtung zur Überwachung eines Leitungsnetzes, insbesondere eines Kfz-Bordnetzes, welches zumindest teilweise an einer Kohlefasertragstruktur (12) befestigt ist und das einen elektrischen Verbraucher (8) über eine Zuleitung (6) sowie eine Rückleitung (10) mit einer Energiequelle (2) verbindet, wobei eine Überwachungseinheit (14) vorgesehen ist, die mit der Kohlefasertragstruktur (12) an zumindest einem Messpunkt (20) elektrisch verbunden ist.Device for monitoring a pipeline network, in particular a motor vehicle electrical system, which is at least partially connected to a carbon fiber support structure ( 12 ) and which is an electrical consumer ( 8th ) via a supply line ( 6 ) as well as a return line ( 10 ) with an energy source ( 2 ), whereby a monitoring unit ( 14 ) provided with the carbon fiber support structure ( 12 ) at at least one measuring point ( 20 ) is electrically connected. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Trennschalter (4) zum Trennen der Energiequelle (2) vom Leitungsnetz vorgesehen ist, welcher von der Überwachungseinheit (14) ansteuerbar ist.Device according to Claim 1, in which a circuit breaker ( 4 ) for disconnecting the energy source ( 2 ) is provided by the pipeline network, which of the monitoring unit ( 14 ) is controllable. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der Vergleichsdaten für erlaubte Messzustände hinterlegt sind und die Überwachungseinheit (14) derart ausgebildet ist, dass eine Abweichung von den erlaubten Messzuständen als ein Fehlzustand bewertet wird.Device according to Claim 1 or 2, in which comparison data for permitted measurement states are stored and the monitoring unit ( 14 ) is designed such that a deviation from the permitted measurement states is evaluated as a false state. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Überwachungseinheit (14) an einen Datenbus (23) angeschlossen ist, über den sie Informationen über die aktuelle Situation des Verbrauchers (8) des Bordnetzes erhält und derart ausgebildet ist, dass sie aus diesen Informationen die zu erwartenden Messzustände ermittelt.Device according to one of the preceding claims, in which the monitoring unit ( 14 ) to a data bus ( 23 ), which provides information about the current situation of the consumer ( 8th ) of the vehicle electrical system and is designed such that it determines the expected measurement states from this information. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Überwachungseinheit (14) zusätzlich Informationen über den Fahrzeugzustand erhält und die Überwachungseinheit (14) derart ausgebildet ist, dass bei einem unzulässigen Fahrzeugzustand der Trennschalter (4) angesteuert wird.Device according to one of Claims 2 to 4, in which the monitoring unit ( 14 ) receives additional information about the vehicle condition and the monitoring unit ( 14 ) is designed such that in an impermissible vehicle state of the circuit breaker ( 4 ) is driven. Verfahren zum Überwachen eines Leitungsnetzes, insbesondere eines Kfz-Bordnetzes, welches zumindest teilweise an einer Kohlefasertragstruktur (12) befestigt ist und das einen elektrischen Verbraucher (8) über eine Zuleitung (6) sowie eine Rückleitung (10) mit einer Energiequelle (2) verbindet, wobei mit Hilfe einer Überwachungseinheit (14) zumindest an einem Messpunkt (20) an der Kohlefasertragstruktur (12) ein Spannungswert abgegriffen und ausgewertet wird.Method for monitoring a pipeline network, in particular a motor vehicle electrical system, which is at least partially connected to a carbon fiber support structure ( 12 ) and which is an electrical consumer ( 8th ) via a supply line ( 6 ) as well as a return line ( 10 ) with an energy source ( 2 ), using a monitoring unit ( 14 ) at least at one measuring point ( 20 ) on the carbon fiber support structure ( 12 ) a voltage value is tapped and evaluated. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Energiequelle (2) vom Leitungsnetz getrennt wird, sobald ein unzulässiger Zustand erfasst wird.The method of claim 6, wherein the energy source ( 2 ) is disconnected from the line network as soon as an impermissible state is detected. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Überwachungseinheit (14) die Messwerte mit Vergleichsdaten für erlaubte Messzustände vergleicht und bei einer Abweichung von den erlaubten Messzuständen ein Fehlersignal abgibt.Method according to Claim 6 or 7, in which the monitoring unit ( 14 ) compares the measured values with comparative data for permitted measuring states and outputs an error signal in the event of a deviation from the permitted measuring states. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Überwachungseinheit (14) über einen Datenbus (23) Informationen über die aktuelle Situation der Verbraucher (8) des Bordnetzes erhält und hieraus die zu erwartenden erlaubten Messzustände ermittelt.Method according to one of Claims 6 to 8, in which the monitoring unit ( 14 ) via a data bus ( 23 ) Information on the current situation of consumers ( 8th ) of the vehicle electrical system and determines therefrom the expected permitted measurement states. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die Überwachungseinheit (14) zusätzlich Informationen über den Fahrzeugzustand erhält und bei einem unzulässigen Fahrzeugzustand die Energiequelle (2) vom Leitungsnetz trennt.Method according to one of Claims 6 to 9, in which the monitoring unit ( 14 ) receives additional information about the vehicle condition and in an impermissible vehicle condition, the energy source ( 2 ) separates from the mains.
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